一.结构体
1.结构类型的声明
1.1结构的基础知识
结构是一些值的集合,这些值称为成员变量。结构的每个成员可以是不同类型的变量。
1.2结构的声明
struct Stu { char name[20];//名字 int age;//年龄 char sex[5];//性别 char id[20];//学号 };//分号不能丢
1.3特殊的声明
1.在声明结构的时候,可以不完全的声明。
//匿名结构体类型 struct { int a; char b; float c; }x; struct { int a; char b; float c; }a[20], *p;
上面的两个结构在声明的时候省略掉了结构体标签(tag)。
那么问题来了?
//在上面代码的基础上,下面的代码合法吗?
p = &x;
警告:
编译器会把上面的两个声明当成完全不同的两个类型。 所以是非法的。
2.还可以这样写:
struct Book{ char author[20]; char name[20]; int price; }b1,b2;//全局 struct Book b3;//全局 int main(){ struct Book b4;//局部 return 0; }
这里的b1,b2,b3,b4表达意思是一样的不过有的是全局变量,有的是局部变量。
2.结构体的自引用
在数据结构中有顺序存储和链式存储,顺序存储是连续存放的比较容易操作,而链式存储不是连续的我们需要找放法将其"串“起来即可。
看代码1是否可行:
struct Node { int data; struct Node next; };
显然这样会无限递归查找下去是错误的。其实我们可以将其一部分存数据一部分存地址用指针解决此问题,正确代码如下:
struct Node { int data; struct Node* next; };
注意这样写代码是不可行的:
//代码3 typedef struct { int data; Node* next; }Node; //这样写代码,可行否? //解决方案: typedef struct Node { int data; struct Node* next; }Node;
3.结构体变量的定义和初始化
struct Point{ int x; int y; }p1={1,2},p2={3,4};//全局 struct Point p3={5,6};//全局 struct S{ double d; struct Point p; } int main() { struct Point p4={7,8};//局部 struct S s={3.14,{1,5}};//结构体包含结构体初始化 return 0; }
4.结构体内存对齐4.1结构体内存对齐的规则
1.结构体的第一个成员永远放在结构体起始位置偏移量为0的位置。
2.结构体成员从第二个成员开始,总放在偏移量为一个对齐数的整数倍处。(对齐数=编译器默认的对齐数和变量自身大小的较小值,VS下一般对齐数是8)
3.结构体的总大小必须是各个成员的对齐数中最大那个对齐数的整数倍.
4.如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。
4.2结构体大小的计算
struct S1 { char c1; int i; char c2; }; printf("%d\n", sizeof(struct S1));
struct S2 { char c1; char c2; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S2));
结构体嵌套
struct S3 { double d; char c; int i; }; printf("%d\n", sizeof(struct S3)); //练习4-结构体嵌套问题 struct S4 { char c1; struct S3 s3; double d; }; printf("%d\n", sizeof(struct S4));
4.3内存对齐原因
1. 平台原因(移植原因):
不是所有的硬件平台都能访问任意地址上的任意数据的;某些硬件平台只能在某些地址
处取某些特定类型的数据,否则抛出硬件异常。
2. 性能原因:
数据结构(尤其是栈)应该尽可能地在自然边界上对齐。 原因在于,为了访问未对齐的内存,处理器
需要作两次内存访问;而对齐的内存访问仅需要一次访问。
那在设计结构体的时候,我们既要满足对齐,又要节省空间,如何做到:
让占用空间小的成员尽量集中在一起。
//例如: struct S1 { char c1; int i; char c2; }; struct S2 { char c1; char c2; int i; };
4.4修改默认对齐数
#pragma 这个预处理指令,这里我们再次使用,可以改变我们的默认对齐数。
#include <stdio.h> #pragma pack(8)//设置默认对齐数为8 struct S1 { char c1; int i; char c2; }; #pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认 #pragma pack(1)//设置默认对齐数为1 struct S2 { char c1; int i; char c2; }; #pragma pack()//取消设置的默认对齐数,还原为默认
5结构体传参
struct S { int data[1000]; int num; }; //结构体传参 void print1(struct S m) { int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", m.data[i]); } printf("\nnum=%d\n", m.num); } //结构体地址传参 void print2(struct S* m) { int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", m->data[i]); } printf("\nnum=%d\n", m->num); } int main() { struct S s = { {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10},20 }; print1(s); print2(&s); return 0; }
上面的 print1 和 print2 函数哪个好些?
答案是:首选 print2 函数。 原因:
函数传参的时候,参数是需要压栈,会有时间和空间上的系统开销。
如果传递一个结构体对象的时候,结构体过大,参数压栈的的系统开销比较大,所以会导致性能的下降。
6结构体位段
6.1什么是位段
位段的声明和结构是类似的,有两个不同:
1.位段的成员必须是 int、unsigned int 或signed int 。
2.位段的成员名后边有一个冒号和一个数字。
例如:
struct A { int _a:2; int _b:5; int _c:10; int _d:30; }; printf("%d\n", sizeof(struct A));
6.2位段的内存分配
1. 位段的成员可以是 int unsigned int signed int 或者是 char (属于整形家族)类型
2. 位段的空间上是按照需要以 4 个字节( int )或者 1 个字节( char )的方式来开辟的。
3. 位段涉及很多不确定因素,位段是不跨平台的,注重可移植的程序应该避免使用位段。
struct S { char a : 3 ; char b : 4 ; char c : 5 ; char d : 4 ; }; struct S s = { 0 }; s . a = 10 ; s . b = 12 ; s . c = 3 ; s . d = 4 ;
6.3位段的跨平台问题
1. int 位段被当成有符号数还是无符号数是不确定的。
2. 位段中最大位的数目不能确定。( 16 位机器最大 16 , 32 位机器最大 32 ,写成 27 ,在 16 位机器会出问题。
3. 位段中的成员在内存中从左向右分配,还是从右向左分配标准尚未定义。
4. 当一个结构包含两个位段,第二个位段成员比较大,无法容纳于第一个位段剩余的位时,是舍弃剩余的位
还是利用,这是不确定的。
二.枚举
1.枚举定义
顾名思义枚举就是列举,把所有可能一一列举出来.
代码如下:
enum Day//星期 { Mon, Tues, Wed, Thur, Fri, Sat, Sun }; enum Sex//性别 { MALE, FEMALE, SECRET };
这些可能取值都是有值的,默认从 0 开始,一次递增 1 ,当然在定义的时候也可以赋初值。 例如:
enum Color//颜色 { RED=1, GREEN=2, BLUE=4 };
2.枚举的优点
我们可以使用 #define 定义常量,为什么非要使用枚举?
枚举的优点:
1. 增加代码的可读性和可维护性
2. 和 #defifine 定义的标识符比较枚举有类型检查,更加严谨。
3. 防止了命名污染(封装)
4. 便于调试
5. 使用方便,一次可以定义多个常量
三.联合体
1.联合类型的定义
联合也是一种特殊的自定义类型 这种类型定义的变量也包含一系列的成员,特征是这些成员公用同一块空间(所以 联合也叫共用体)。 比如
//联合类型的声明 union Un { char c; int i; }; //联合变量的定义 union Un un; //计算连个变量的大小 printf("%d\n", sizeof(un));//4
2.联合的特点
联合的成员是共用同一块内存空间的,这样一个联合变量的大小,至少是最大成员的大小(因为联合至少得有
能力保存最大的那个成员)
3.联合大小的计算
1.联合的大小至少是最大成员的大小。
2.当最大成员大小不是最大对齐数的整数倍的时候,就要对齐到最大对齐数的整数倍。
比如:
union Un1 { char c[5]; //5 1 int i;//4 4 }; union Un2 { short c[7]; //14 2 int i; // 4 4 }; //下面输出的结果是什么? printf("%d\n", sizeof(union Un1)); //8 printf("%d\n", sizeof(union Un2));//16